JP5358618B2 - 糖濃度測定装置および糖濃度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、糖濃度測定装置に関する。

糖濃度測定装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１の装置では、糖濃度測定手段に用いる電極と塩分測定手段に用いる電極とを共通に使用し、糖濃度測定手段と塩分測定手段とを切換手段で切り換えて、尿糖と尿中塩分の両方を測定する。

また、特許文献１には、簡略化した銀・塩化銀からなる電極を備えた参照極では、尿中塩分濃度の影響を受け、糖濃度がみかけ上高くなることも記載されている。特許文献１では、塩分濃度と補正係数の関係及び補正式により、塩分濃度と補正係数の関係を求め、測定された塩分濃度を塩分測定軸に当てはめて、それに対応する補正係数を求め、この求めた補正係数を補正式により代入することによって、補正後の糖濃度を算出することが記載されている。

特開２００９−３０９８１号公報

しかしながら、微量な糖を含む試料を用いる場合には、特許文献１よりもさらに精度よく糖濃度を補正できる技術が望まれた。また、特許文献１の技術では、切換手段による糖濃度測定手段と塩分測定手段との切り替えにより、回路が不安定になることもあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、試料中の塩分濃度の影響を受けずに、安定かつ精度よく糖濃度を測定できる糖濃度測定装置を提供するものである。

本発明によれば、
試料と接触し、電圧が印加されることにより、前記試料中の糖濃度に対応して電流が流れる作用極及び対極と、銀−塩化銀参照極とを備えた、試料中の糖濃度を測定するための糖濃度測定用電極と、
前記試料中の塩化物イオン濃度を測定するための塩濃度測定用電極と、
前記塩濃度測定用電極の出力から、前記銀−塩化銀参照極の電位のずれを把握し、把握した前記電位のずれを用いて、前記作用極に印加すべき電圧を補正する電圧補正部と、
を有し、
前記塩濃度測定用電極が、前記糖濃度測定用電極とは別個に設けられている、糖濃度測定装置が提供される。

この発明によれば、糖濃度測定用電極とは別個に塩濃度測定用電極を設けるため、糖濃度測定用の電極回路と塩濃度測定用の電極回路とが互いに分離され、両者の電極回路が安定する。また、電極回路の安定化により、試料に含まれる塩化物イオンに対応した参照極に生じる電位のずれを正確に把握し、糖濃度測定用電極に印加すべき電圧を精度よく補正することができる。したがって、試料中の塩濃度の影響を受けずに、安定かつ精度よく糖濃度を測定することが可能になる。

本発明によれば、試料中の塩分濃度の影響を受けずに、安定かつ精度よく糖濃度を測定できる糖濃度測定装置が提供される。

実施の形態に係る糖濃度測定装置の論理構造を示す模式的なブロック図である。 実施の形態に係る糖濃度測定装置の電極構造の一例を示す平面図である。 実施の形態に係る糖濃度測定装置の一例を示す外観図である。 実施の形態に係る糖濃度測定装置を説明する図である。 実施の形態に係る糖濃度測定装置の電極構造の一例を示す平面図である。 実施の形態に係る糖濃度測定装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例で用いた塩濃度測定用電極の構造を示す図である。 実施例を示す図である。 実施例で用いた糖濃度測定用電極の構造を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、本実施の形態の糖濃度測定装置の論理構造を示す模式的なブロック図である。また、図２は、本実施の形態の糖濃度測定装置が備える糖濃度測定用電極及び塩濃度測定用電極の模式図である。図１、２で示すように、この糖濃度測定装置は、試料と接触し、電圧が印加されることにより、試料中の糖濃度に対応して電流が流れる作用極２０１及び対極２０２と、塩化銀から塩化物イオンを生成する電極反応により作用極２０１の電位を制御する銀−塩化銀参照極２０３とを備えた、試料中の糖濃度を測定するための糖濃度測定用電極１０１と、試料中の塩化物イオン濃度を測定するための塩濃度測定用電極１０２と、塩濃度測定用電極１０２の出力から、参照極２０３の電位のずれを把握し、把握した電位のずれを用いて、作用極２０１に印加すべき電圧を補正する電圧補正部１０５とを有する。塩濃度測定用電極１０２は、糖濃度測定用電極１０１とは別個に設けられている。

本実施の形態に係る糖濃度測定装置の一例には、例えば、図３で示す尿糖計１が挙げられる。図３で示すように、尿糖計１の外観の構成は、尿糖センサ２、表示部３、操作部４を含む。

尿糖センサ２は、図１にも対応して示されるように、糖濃度測定用電極１０１と、塩濃度測定用電極１０２とを備えている。尿糖センサ２は、試料となる尿のグルコース濃度を電気化学的に検出する。尿糖センサ２の周辺部分は、液体試料が溜められるように凹型上になっており、尿糖センサ２は、その凹形状の底部に位置している。

糖濃度測定用電極１０１は、試料中のグルコース濃度を測定するものであり、測定ベースは、Ｈ_２Ｏ_２センサである。作用極２０１は、アノードであり、材料としては、白金、金、カーボン等が挙げられる。また、作用極２０１には、グルコースオキシダーゼが固定化されている。対極２０２は、カソードであり、材料としては、白金、銀、カーボン等が挙げられる。糖濃度測定用電極１０１は、セラミックス、ガラス、プラスチック、紙等の基板２０５上に、蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷法などにより、作用極２０１及び対極２０２が形成され、スクリーン印刷法などによって、銀−塩化銀参照極２０３が形成される。

作用極２０１にグルコースオキシダーゼ固定化させる方法としては、作用極２０１にグルタルアルデヒド架橋アルブミン膜を形成し、これを覆うようにグルコースオキシダーゼ含有光架橋樹脂膜を形成する方法が挙げられる。このように形成された作用極２０１に対して、直流電源１０６から直流電圧が印加されることで、固定化されたグルコースオキシダーゼによりグルコースが酸化され、グルコノラクトンに変化すると共に、過酸化水素が発生する（式（I））。

グルコース（Ｃ_６Ｈ_１２Ｏ_６）＋酸素（Ｏ_２）→グルコノラクトン（Ｃ_６Ｈ_１０Ｏ_６）＋Ｈ_２Ｏ_２（過酸化水素）・・・（I）

発生する過酸化水素は、作用極２０１上でさらに酸化され、電子が生成する（式（II））。

過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）→水素イオン（２Ｈ^＋）＋酸素（Ｏ_２）＋電子（２ｅ⁻）・・・（II）

式（II）で示す、過酸化水素反応により生じた電子により、作用極２０１から対極２０２に電流が流れる。そこで、これを糖濃度測定用電流検出回路１０７で検出し、糖濃度算出部１０８で処理されることで、試料中のグルコースの濃度を測定することができる。このとき、作用極２０１と銀−塩化銀参照極２０３との間の電位は、一定に保つように対極２０２の電位が制御される。

銀−塩化銀参照極２０３の電位（Ｅ_０）は、通常、２５℃で＋０．２２２Ｖであるが、塩化物イオンを含む試料に接触すると、下記式（III）に基づきＥの値に変動する。
Ｅ＝Ｅ_０−（ＲＴ／Ｆ）ｌｏｇ｜Ｃｌ⁻｜・・・（III）
なお、式（III）中、Ｒは気体定数（Ｊ／ｍｏｌ）であり、Ｔは絶対温度（Ｋ）であり、Ｆはファラデー定数（Ｃ）である。｜Ｃｌ⁻｜は、塩化物イオンの濃度である。

そこで、本実施の形態では、塩濃度測定用電極１０２を糖濃度測定用電極１０１とは別個に設けることで、試料中の塩濃度変化を管理する。

塩濃度測定用電極１０２は、図２で示すように、一対の電極（２０４ａ、２０４ｂ）からなり、材料としては、白金、金、パラジウム等が挙げられるが、電極特性が安定することから、白金電極がより好ましい。塩濃度測定用電極１０２は、セラミックス、ガラス、プラスチック、紙等の基板２０６上に、蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷法などにより形成することができる。塩濃度測定用電極１０２には、交流電源１０９から所定の周波数の交流電流が印加されることで、一対の電極（２０４ａ、２０４ｂ）との間に電流が流れ、この電流を塩濃度測定用電流検出回路１１０で検出し、塩濃度算出部１０４でデータ処理することで、試料中の塩化物イオンの濃度を測定することができる。

ここで、図２では、糖濃度測定用電極１０１と塩濃度測定用電極１０２とを別々の基板上に分離して形成する例を示したが、図５で示すように、同一の基板２０６上に形成させることもできる。この場合、糖濃度測定用電極１０１を一対の電極（２０４ａ、２０４ｂ）で挟んで配置させることで、装置の大きさをコンパクトにすることができる。また、糖濃度測定用電極１０１及び塩濃度測定用電極１０２は、同一の基板２０６上に形成させることで、異なる基板で形成させるよりも、少量の試料で測定することができる。

また、尿糖センサ２は、温度センサ１１３を備えていてもよい。温度センサ１１３は、尿糖センサ２の環境温度、又は、尿糖センサ２の凹部に溜められた液体試料の温度を測定する。

図３に戻り、表示部３は、測定値や操作ガイダンス等を表示する。操作部４は、電源オン／オフスイッチ等を含んでいて、この電源オン／オフスイッチを押すことにより、オフされた電源がオンされ、再度、電源オン／オフスイッチを押すことにより、尿糖計１の電源がオフされるようになっている。

図１に戻り、演算処理部５の構成について説明する。演算処理部５は、ＣＰＵ（中央処理装置、Central Processing Unit）、ＲＡＭ（メインメモリ、Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory)、入出力インターフェース等からなり、表示部３への表示や操作部４からの入力を含んだ、尿糖計１全体の制御を行うようになっている。加えて、尿糖計１は、図示しないＡ／Ｄ変換部を有しており、このＡ／Ｄ変換部は、尿糖センサ２で検出された信号を、デジタルデータに変換して演算処理部５へと出力するようになっている。具体的には、演算処理部５は、記憶部１０３と、塩濃度算出部１０４と、電圧補正部１０５と、糖濃度算出部１０８と、温度補正部１１４とを備える。

記憶部１０３には、所定量の糖及び塩化物イオンを含有する基準試料Ｓのグルコース濃度及び塩化物イオン濃度（Ｃ_０）、基準試料Ｓに尿糖センサ２を浸漬させたとき作用極２０１に印加されるべき標準電圧（Ｖ_０）、銀−塩化銀参照極２０３の基準電位（−Ｅ）、後述する関係を示すテーブルや数式等があらかじめ記憶されている。

尿糖計１は、通信部１１２を備えていてもよい。通信部１１２では、パーソナルコンピュータ等の外部機器と各種データの通信を行う。ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）等の端子又は無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ワイヤレスＵＳＢ等の接続装置である。

次に、図６で示すフローチャートを用いて、本実施の形態の一例である尿糖計１の取扱、操作及び動作について説明する。

（ステップＳ１０１）
測定者が、操作部４の電源オン／オフスイッチを押すなどすることにより、尿糖計１がオン状態になり、演算処理部５の動作により初期化処理が行われる。この初期化処理は、尿糖計１を測定状態にできるものであれば限定されず、例えば、基準試料Ｓを尿糖センサ２に浸漬させて、記憶部１０３に記憶された種々の基準に合致するよう印加電圧を調整してもよい。

（ステップＳ１０２）
次に、測定者が尿糖センサ２の凹部に尿をかけたり、紙コップ等に入れた尿に浸漬させたりして、糖濃度測定用電極１０１及び塩濃度測定用電極１０２に測定試料Ｔを接触させる。

（ステップＳ１０３）
次に、測定試料Ｔの塩化物イオン濃度を測定する。具体的には、演算処理部５の指示により、交流電源１０９から塩濃度測定用電極１０２に所定の周波数の交流電流が印加される。そして、一対の電極（２０４ａ、２０４ｂ）の間に発生した電流を塩濃度測定用電流検出回路１１０が検出し、デジタル信号に変換して、塩濃度算出部１０４に送出する。

ここで、記憶部１０３は、塩濃度測定用電極１０２の出力値と試料の塩化物イオン濃度との関係を記憶している。そこで、塩濃度算出部１０４は、塩濃度測定用電流検出回路１１０から受け付けたデジタル信号に対応する塩化物イオン濃度を算出し、電圧補正部１０５に算出結果を送出する。このとき、算出結果を記憶部１０３に蓄積したり、表示部３に表示させたり、通信部１１２からネットワークを介して出力させたりしてもよい。

尿糖計１を用いた塩濃度の測定法について、具体例を挙げて以下に説明する。たとえば、装置の設計段階において、あらかじめ、図７で示す簡易的な電極構造を用意し、交流ボルタンメトリーによるモデル実験を行う。この例では、塩濃度測定用の一対の電極（２０４ａ、２０４ｂ）として、プレナー型白金電極（各電極の表面積：２ｍｍ^２）を０．５ｍｍの間隔で設置し、交流電圧を印加して、電流と塩濃度との関係を測定する。試料として、０．２、０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０重量％の塩化ナトリウム水溶液を用いる。白金電極は、各試料の液中に含浸させて出力電流を測定する。その結果、例えば、図８に示すような、塩化物イオン濃度（重量％）と出力電流（ｎＡ）との関係が得られるので、記憶部１０３にこの関係を記憶させておく。こうすることで、塩濃度算出部１０４は、塩濃度測定用電流検出回路１１０から受け付けた塩濃度測定用電極１０２の電流値を図８に示す関係図にあてはめ、対応する塩化物イオン濃度を抽出して、測定試料Ｔの塩化物イオン濃度を取得することができる。

ところで、通常の尿糖計では、電極表面が汚染して、電流値がずれることがある。この場合、基準試料Ｓを用いて下記式（１１）に示すように測定試料Ｔの出力電流を補正することができる。
Ａ'＝Ａ×Ｉ_Ｃ０／Ｉ'_Ｃ０・・・（１１）
〔式（１１）中、Ａ'が補正後の測定試料Ｔの電流値であり、Ａが得られた測定試料Ｔの電流であり、Ｉ'_Ｃ０が測定試料Ｔの測定時において、基準試料Ｓを測定したときの塩濃度測定用電極１０２の出力電流であり、Ｉ_Ｃ０が初期状態において基準試料Ｓを測定したときの塩濃度測定用電極１０２の出力電流である。〕
たとえば、記憶部１０３に記憶された基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）が１５０ｍｍｏｌ／Ｌ（０．８８重量％）であれば、図８の関係からＩ_Ｃ０は、５．８ｎＡとなるが、使用により電極表面が汚染され、基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）の測定時における塩濃度測定用電極１０２の出力（Ｉ'_Ｃ０）が４ｎＡに変動したとする。この場合、塩濃度算出部１０４は、塩濃度測定用電流検出回路１１０を介して得られた電流値Ａを１．４５倍（＝Ｉ_Ｃ０／Ｉ'_Ｃ０＝５．８／４）にし、図８で示す関係図にあてはめ、対応する塩化物イオン濃度を抽出して、測定試料Ｔの塩化物イオン濃度を取得することができる。

なお、図７で示す電極における塩化物イオン濃度の測定範囲は、図８で示すように、０．１〜２重量％の範囲であるが、この範囲であれば、ヒト尿の塩濃度の測定範囲としては、問題はない。使用範囲から外れる範囲における表示部３への塩化物イオン濃度の提示は「０．１重量％以下」、「２重量％以上」等と表示させればよい。

塩濃度測定用電極１０２が出力する電流は、電極の環境や試料温度によっても変動することがある。そこで、温度補正部１１４は、温度センサ１１３の測定結果を用いて、塩濃度算出部１０４が受け付けたデジタル信号を基準温度下（例えば２５℃）におけるデジタル信号に補正してもよい。また、塩濃度算出部１０４が算出した塩化物イオン濃度を基準温度下で測定された塩化物イオン濃度に補正することもできる。

図１に戻り、電圧補正部１０５は、測定試料Ｔの塩化物イオン濃度（Ｃ_１）を受け付けると、記憶部１０３に記憶されている基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）及び銀−塩化銀参照極２０３の基準電位（Ｅ_０）を抽出し、測定試料Ｔの塩化物イオン濃度（Ｃ_１）と基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）とを対比することで、銀−塩化銀参照極２０３の電位のずれを把握する。

前述の式（III）及び図４で示すように、測定試料Ｔ中の塩化物イオン濃度が基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）に対して１０分の１になれば、参照極の（Ｃ_１）電位（Ｅ）がＮ大きくなり、測定試料Ｔ中の塩化物イオン濃度が基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）の１０倍になれば、参照極の電位（Ｅ）がＮ小さくなる。ここで、作用極２０１と参照極２０３との間の電位は、−Ｅ_０に保つように制御すればよいため、測定試料Ｔの塩化物イオン濃度（Ｃ_１）が、基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）に対して１０分の１のときは、標準電圧（Ｖ_０）に対して、作用極２０１に印加すべき電圧を−Ｎとすればよく、測定試料Ｔの塩化物イオン濃度が基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）に対して１０倍のときは、標準電圧値（Ｖ_０）に対して、作用極２０１に印加すべき電圧を＋Ｎとすればよい。こうして補正された電圧を直流電源１０６から糖濃度測定用電極１０１に印加する。

また、記憶部１０３が、下記式（１）で示す補正式を記憶していれば、電圧補正部１０５は、記憶部１０３に記憶された基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）、標準電圧（Ｖ_０）、及び、塩濃度算出部１０４が算出した測定試料Ｔの塩化物イオン濃度（Ｃ_１）を下記（１）にそれぞれ代入して、作用極２０１に印加すべき電圧（Ｖ_１）を決定することができる。
Ｖ_１＝Ｖ_０＋Ｎ×ｌｎ（Ｃ_１／Ｃ_０）・・・（１）
〔式（１）中、Ｎは、ＲＴ／Ｆであり、Ｒは気体定数（Ｊ／ｍｏｌ）であり、Ｔは絶対温度（Ｋ）であり、Ｆはファラデー定数（Ｃ）であり、Ｖ_０及びＶ_１の単位は、ｍＶであり、Ｃ_０及びＣ_１の単位は、ｍｍｏｌ／Ｌである。〕

（ステップＳ１０４）
ステップＳ１０３で補正された電圧は、直流電源１０６から作用極２０１に印加され、測定試料Ｔのグルコース濃度が測定される。具体的には、電圧の印加により、作用極２０１で前述の反応がおこり、過酸化水素の分解が生じて、作用極２０１から対極２０２に電流が流れる。そうすると、糖濃度測定用電流検出回路１０７は、この電流値を検出し、デジタル信号に変換して、糖濃度算出部１０８に送出する。記憶部１０３には、グルコース濃度と糖濃度測定用電極の出力値との関係が記憶されているため、糖濃度算出部１０８は、これを参照し、出力値に対応するグルコース濃度を選択して、測定試料Ｔのグルコース濃度が算出される。算出されたグルコース濃度は、記憶部１０３に蓄積させたり、表示部３に表示してユーザに示したり、通信部１１２からネットワークを介して出力してもよい。

このとき、温度補正部１１４は、温度センサ１１３の測定結果を用いて、糖濃度算出部１０８が受け付けたデジタル信号を基準温度下におけるデジタル信号に補正したり、塩濃度算出部１０４が算出したグルコース濃度を基準温度下で測定されたグルコース濃度に補正してもよい。

（ステップＳ１０５）
次に、演算処理部５が、測定及び演算終了の通知を行う。具体的には、表示部３に、「測定終了しました」というメッセージを表示し、ブザーを鳴らす。

（ステップＳ１０６）
次に、演算処理部５が、測定結果及びアドバイスを表示する。例えば、記憶部１０３に記憶した、測定試料Ｔのグルコース濃度をそのまま表示部３に表示させる。このとき、記憶部１０３に記憶した、測定試料Ｔの塩化物イオン濃度を併せて表示部３に表示させることもできる。

また、糖濃度算出部１０８は、測定試料Ｔのグルコース濃度を基準試料Ｓのグルコース濃度及び塩化物イオン濃度と比較して、所定の閾値を満たすか否かを判断してもよい。また、塩濃度算出部１０４もまた、測定試料Ｔのグルコース濃度及び塩化物イオン濃度を基準試料Ｓの塩化物イオン濃度と比較して、所定の閾値を満たすか否かを判断してもよい。このとき、糖濃度算出部１０８は、基準試料Ｓにかえて、過去の測定試料のグルコース濃度との比較を行ってもよい。塩濃度算出部１０４もまた、基準試料Ｓにかえて、過去の測定試料のグルコース濃度との比較を行ってもよい。閾値は、例えば、正常の範囲、生活不良の範囲（食べすぎ、水分不足）、健康不良の範囲といった項目ごとに定めることができる。判断結果は、メッセージあるいは警告として、グルコース濃度とともに表示部３に表示させればよい。さらに、演算処理部５は、糖濃度算出部１０８の判断結果と塩濃度算出部１０４の判断結果から、総合評価をして表示部４に表示させてもよい。これにより、ユーザは、尿中のグルコース濃度を把握するとともに、生活習慣を改善することができる。

これらの測定結果及びアドバイスは、演算処理部５が表示部３に表示したメニューに従って、測定者が操作部４のボタンを操作することで、測定結果を閲覧することができる。また、通信部１１２を用いて、他のコンピュータへの送信を行い、他のコンピュータの画面上で測定結果を確認してもよい。

測定終了後、洗浄等の後処理を行うメッセージを表示部３に表示し、ユーザは洗浄を行って、電源オン／オフスイッチにより、電源をオフにする。

なお、図６の処理は、尿糖計１の測定モードのみに着目して説明したが、尿糖計１は、測定モードと、基準試料Ｓを用いた電位の基準合わせを行う較正モードとの２種類のモードを区別して実行してもよい。測定モードと較正モードとの切り替えは、例えば、公知のものを採用することができる。

つづいて、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態の装置によれば、糖濃度測定用電極１０１とは別個に塩濃度測定用電極１０２を設けるため、糖濃度測定用の電極回路と塩濃度測定用の電極回路とが互いに分離され、両者の電極回路が安定する。また、電極回路の安定化により、試料に含まれる塩化物イオンに対応した参照極２０３に生じる電位のずれを正確に把握し、糖濃度測定用電極１０１に印加すべき電圧を精度よく補正することができる。したがって、試料中の塩分濃度の影響を受けずに、安定かつ精度よくグルコース濃度を測定することが可能になる。

また、本実施の形態では、塩濃度測定用電極１０２として一対の電極を設けている。これにより、基準電位に対する塩濃度測定用電極１０２の出力の大小を精度よく検出してグルコース濃度測定の精度を改善し、かつ、電極構造をコンパクトにすることができる。

また、本実施の形態の一例に係る尿糖計であれば、塩濃度の影響が顕著であるグルコース濃度が５０ｍｇ／ｄｌ以下の健常レベルの尿であっても、塩濃度の影響を受けることなく、精度よくグルコース濃度を測定することができる。したがって、食べ過ぎや水分不足など食生活の改善の指針を提供することができ、ユーザの健康を増進し、生活習慣病の予防に寄与することが可能になる。この時、さらに、グルコース濃度ともに、塩濃度算出部１０４が算出した塩化物イオン濃度も併せて表示部３に表示させることで、食生活をより効果的に管理することができ、ユーザーはより効果的に生活習慣を改善することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
たとえば、実施の形態においては、尿糖計を例に挙げて説明したが、本発明の糖濃度測定装置は、血液中の血糖値や塩濃度、食物中の糖分、塩分等を測定することもできる。

図７で示す簡易的な電極構造を用意し、交流ボルタンメトリーによるモデル実験を行った。この例では、塩濃度測定用の一対の電極（２０４ａ、２０４ｂ）として、プレナー型白金電極（各電極の表面積：２ｍｍ^２）を０．５ｍｍの間隔で設置した。交流電圧を印加して、図８で示すように、電流と塩濃度との関係を測定した。これに、図９で示す糖濃度測定用電極を用意した。この電極構成は、デジタル尿糖計ＵＧ−１０３（タニタ社製）と同じであり、参照極は、銀−酸化銀からなる電極である。また、上記式（１）中、標準電圧値（Ｖ_０）は、４５０ｍＶとし、基準試料Ｓの塩化物イオン濃度（Ｃ_０）は、１５０ｍｍｏｌ／Ｌ（０．９重量％）とした。なお、ＲＴ／Ｆは、２５℃で５９である。これらを代入して式（１２）を用意した。
Ｖ_１＝４５０＋５９×ｌｎ（Ｃ_１／１５０）・・・（１２）
試料として、グルコース濃度が５０ｍｇ／ｄｌであり、塩化物イオン濃度を０．０３、０．０９、０．３、０．９、１．８、３．０重量％にふったサンプルを用意し、上記式（１２）を用いてＶ_１を算出し、それぞれ作用極２０１に電圧を印加した。このようにして測定されたグルコース濃度の誤差は、±５重量％以下に収まった。一方、すべてのサンプルについて、標準電圧値（Ｖ_０）である４５０ｍＶを印加した場合は、測定したグルコース濃度の結果にぶれが生じ、誤差は、最大で±２０重量％程度であった。結果を表１に示す。

表１で示すように、実施例は比較例と比べて顕著に精度よくグルコース濃度が測定できることが示された。
以下、参考形態の例を付記する。
１．試料と接触し、電圧が印加されることにより、前記試料中の糖濃度に対応して電流が流れる作用極及び対極と、銀−塩化銀参照極とを備えた、前記試料中の糖濃度を測定するための糖濃度測定用電極と、
前記試料中の塩化物イオン濃度を測定するための塩濃度測定用電極と、
前記塩濃度測定用電極の出力から、前記銀−塩化銀参照極の電位のずれを把握し、把握した前記電位のずれを用いて、前記作用極に印加すべき電圧を補正する電圧補正部と、
を有し、
前記塩濃度測定用電極が、前記糖濃度測定用電極とは別個に設けられている、糖濃度測定装置。
２．基準試料の塩化物イオン濃度と、前記基準試料が接触したとき前記作用極に印加すべき標準電圧と、を記憶する記憶部と、
測定すべき測定試料に接触した前記塩濃度測定用電極の出力から前記測定試料の塩化物イオン濃度を算出する塩濃度算出部と、
をさらに備え、
前記電圧補正部は、算出された前記測定試料の塩化物イオン濃度と前記基準試料の塩化物イオン濃度とを対比し、対比の結果に基づいて前記電位のずれを把握し、前記電位のずれを用いて前記標準電圧を補正して前記作用極に印加すべき電圧を決定する、１．に記載の糖濃度測定装置。
３．前記記憶部は、下記式（１）で示す補正式を記憶し、
前記電圧補正部は、記憶された前記基準試料の塩化物イオン濃度（Ｃ _０ ）と、前記塩濃度算出部が算出した前記測定試料の塩化物イオン濃度（Ｃ _１ ）と、記憶された前記標準電圧（Ｖ _０ ）とを下記（１）に代入して、前記作用極に印加すべき電圧（Ｖ _１ ）を決定する、２．に記載の糖濃度測定装置。
Ｖ _１ ＝Ｖ _０ ＋Ｎ×ｌｎ（Ｃ _１ ／Ｃ _０ ）・・・（１）
〔式（１）中、Ｎは、ＲＴ／Ｆであり、Ｒは気体定数（Ｊ／ｍｏｌ）であり、Ｔは絶対温度（Ｋ）であり、Ｆはファラデー定数（Ｃ）であり、Ｖ _０ 及びＶ _１ の単位は、ｍＶであり、Ｃ _０ 及びＣ _１ の単位は、ｍｍｏｌ／Ｌである。〕
４．前記塩濃度測定用電極が、白金電極である、１．乃至３．いずれか１つに記載の糖濃度測定装置。
５．前記塩濃度測定用電極が、一対の電極からなり、交流電圧が印加される、．１乃至４．いずれか１つに記載の糖濃度測定装置。
６．前記塩濃度測定用電極が、前記糖濃度測定用電極を前記一対の電極で挟んで配置される、５．に記載の糖濃度測定装置。
７．前記糖濃度測定用電極の出力から、前記試料中の糖濃度を算出する糖濃度算出部と、
前記糖濃度算出部が算出した前記糖濃度を表示する表示部と、
をさらに有し、
前記作用極は、前記電圧補正部が補正した電圧が印加される、１．乃至６．いずれか１つに記載の糖濃度測定装置。
８．前記試料に接触した前記塩濃度測定用電極の出力から前記試料の塩化物イオン濃度を算出する塩濃度算出部をさらに有し、
前記塩濃度算出部は、算出された前記塩化物イオン濃度が所定の閾値を超えるか否かを判断し、
前記表示部は、前記塩濃度算出部の判断結果を表示する、７．に記載の糖濃度測定装置。
９．前記糖濃度測定用電極及び前記塩濃度測定用電極の環境温度、又は、前記糖濃度測定用電極及び前記塩濃度測定用電極に接触した試料の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定温度を用いて、前記糖濃度測定用電極及び前記塩濃度測定用電極の出力を補正する温度補正部と、
をさらに有する、１．乃至８．いずれか１つに記載の糖濃度測定装置。
１０．尿の糖濃度を測定するために用いられる、１．乃至９．いずれか１つに記載の糖濃度測定装置。
１１．５０ｍｇ／ｄｌ以下のグルコースを含有する尿を測定するために用いられる、１０．に記載の糖濃度測定装置。

１ 尿糖計
２ 尿糖センサ
３ 表示部
４ 操作部
５ 演算処理部
１０１ 糖濃度測定用電極
１０２ 塩濃度測定用電極
１０３ 記憶部
１０４ 塩濃度算出部
１０５ 電圧補正部
１０６ 直流電源
１０７ 糖濃度測定用電流検出回路
１０８ 糖濃度算出部
１０９ 交流電源
１１０ 塩濃度測定用電流検出回路
１１２ 通信部
１１３ 温度センサ
１１４ 温度補正部
２０１ 作用極
２０２ 対極
２０３ 参照極
２０４ａ 電極
２０４ｂ 電極
２０５ 基板
２０６ 基板

Claims (13)

1. 試料と接触し、電圧が印加されることにより、前記試料中の糖濃度に対応して電流が流れる作用極及び対極と、銀−塩化銀参照極とを備えた、前記試料中の糖濃度を測定するための糖濃度測定用電極と、
   前記試料中の塩化物イオン濃度を測定するための塩濃度測定用電極と、
   前記塩濃度測定用電極の出力から、前記銀−塩化銀参照極の電位のずれを把握し、把握した前記電位のずれを用いて、前記作用極に印加すべき電圧を補正する電圧補正部と、
   を有し、
   前記塩濃度測定用電極が、前記糖濃度測定用電極とは別個に設けられており、
   前記塩濃度測定用電極が、一対の電極からなり、交流電圧が印加され、
   前記塩濃度測定用電極が、前記糖濃度測定用電極を前記一対の電極で挟んで配置される、糖濃度測定装置。
2. 試料と接触し、電圧が印加されることにより、前記試料中の糖濃度に対応して電流が流れる作用極及び対極と、銀−塩化銀参照極とを備えた、前記試料中の糖濃度を測定するための糖濃度測定用電極と、
   前記試料中の塩化物イオン濃度を測定するための塩濃度測定用電極と、
   前記塩濃度測定用電極の出力から、前記銀−塩化銀参照極の電位のずれを把握し、把握した前記電位のずれを用いて、前記作用極に印加すべき電圧を補正する電圧補正部と、
   を有し、
   前記塩濃度測定用電極が、前記糖濃度測定用電極とは別個に設けられており、
   前記糖濃度測定用電極及び前記塩濃度測定用電極の環境温度、又は、前記糖濃度測定用電極及び前記塩濃度測定用電極に接触した試料の温度を測定する温度センサと、
   前記温度センサの測定温度を用いて、前記糖濃度測定用電極及び前記塩濃度測定用電極の出力を補正する温度補正部と、
   をさらに有する、糖濃度測定装置。
3. 試料と接触し、電圧が印加されることにより、前記試料中の糖濃度に対応して電流が流れる作用極及び対極と、銀−塩化銀参照極とを備えた、前記試料中の糖濃度を測定するための糖濃度測定用電極と、
   前記試料中の塩化物イオン濃度を測定するための塩濃度測定用電極と、
   基準試料が前記銀−塩化銀参照極に接触したとき前記作用極に印加されるべき標準電圧を、測定されるべき測定試料が前記糖濃度測定用電極および前記塩濃度測定用電極によって測定される前にあらかじめ記憶している記憶部と、
   前記塩濃度測定用電極の出力から、前記銀−塩化銀参照極の電位のずれを把握し、把握した前記電位のずれを用いて、前記作用極に印加すべき電圧を補正する電圧補正部と、
   を有し、
   前記電圧補正部は、前記記憶部に記憶されている前記標準電圧を抽出して、前記電位のずれを用いて前記標準電圧を補正して前記作用極に印加すべき電圧を決定し、
   前記塩濃度測定用電極が、前記糖濃度測定用電極とは別個に設けられている、糖濃度測定装置。
4. 前記標準電圧は、前記標準電圧が前記作用極に印加される場合に前記糖濃度測定用電極によって測定される前記基準試料の糖濃度が前記基準試料の実際の糖濃度と等しくなる電圧である、請求項３に記載の糖濃度測定装置。
5. 前記塩濃度測定用電極が、一対の電極からなり、交流電圧が印加される、請求項２乃至４いずれか１項に記載の糖濃度測定装置。
6. 基準試料の塩化物イオン濃度と、前記基準試料が接触したとき前記作用極に印加すべき標準電圧と、を記憶する記憶部と、
   測定すべき測定試料に接触した前記塩濃度測定用電極の出力から前記測定試料の塩化物イオン濃度を算出する塩濃度算出部と、
   をさらに備え、
   前記電圧補正部は、算出された前記測定試料の塩化物イオン濃度と前記基準試料の塩化物イオン濃度とを対比し、対比の結果に基づいて前記電位のずれを把握し、前記電位のずれを用いて前記標準電圧を補正して前記作用極に印加すべき電圧を決定する、請求項１または２に記載の糖濃度測定装置。
7. 前記記憶部は、下記式（１）で示す補正式を記憶し、
   前記電圧補正部は、記憶された前記基準試料の塩化物イオン濃度（Ｃ_０）と、前記塩濃度算出部が算出した前記測定試料の塩化物イオン濃度（Ｃ_１）と、記憶された前記標準電圧（Ｖ_０）とを下記（１）に代入して、前記作用極に印加すべき電圧（Ｖ_１）を決定する、請求項６に記載の糖濃度測定装置。
   Ｖ_１＝Ｖ_０＋Ｎ×ｌｎ（Ｃ_１／Ｃ_０）・・・（１）
   〔式（１）中、Ｎは、ＲＴ／Ｆであり、Ｒは気体定数（Ｊ／ｍｏｌ）であり、Ｔは絶対温度（Ｋ）であり、Ｆはファラデー定数（Ｃ）であり、Ｖ_０及びＶ_１の単位は、ｍＶであり、Ｃ_０及びＣ_１の単位は、ｍｍｏｌ／Ｌである。〕
8. 前記塩濃度測定用電極が、白金電極である、請求項１乃至７いずれか１項に記載の糖濃度測定装置。
9. 前記糖濃度測定用電極の出力から、前記試料中の糖濃度を算出する糖濃度算出部と、
   前記糖濃度算出部が算出した前記糖濃度を表示する表示部と、
   をさらに有し、
   前記作用極は、前記電圧補正部が補正した電圧が印加される、請求項１乃至８いずれか１項に記載の糖濃度測定装置。
10. 前記試料に接触した前記塩濃度測定用電極の出力から前記試料の塩化物イオン濃度を算出する塩濃度算出部をさらに有し、
    前記塩濃度算出部は、算出された前記塩化物イオン濃度が所定の閾値を超えるか否かを判断し、
    前記表示部は、前記塩濃度算出部の判断結果を表示する、請求項９に記載の糖濃度測定装置。
11. 尿の糖濃度を測定するために用いられる、請求項１乃至１０いずれか１項に記載の糖濃度測定装置。
12. ５０ｍｇ／ｄｌ以下のグルコースを含有する尿を測定するために用いられる、請求項１１に記載の糖濃度測定装置。
13. 作用極及び対極と、銀−塩化銀参照極とを備えた糖濃度測定用電極を試料に接触させ、前記糖濃度測定用電極に電圧を印加して、前記試料中の糖濃度に対応して前記作用極及び前記対極に電流を流して前記試料中の糖濃度を測定する工程と、
    前記糖濃度測定用電極とは別個に設けられた塩濃度測定用電極を用いて前記試料中の塩化物イオン濃度を測定する工程と、
    基準試料が前記銀−塩化銀参照極に接触したとき前記作用極に印加されるべき標準電圧を、測定されるべき測定試料が前記糖濃度測定用電極および前記塩濃度測定用電極によって測定される前にあらかじめ記憶する工程と、
    前記塩濃度測定用電極の出力から、前記銀−塩化銀参照極の電位のずれを把握し、把握した前記電位のずれを用いて、前記作用極に印加すべき電圧を補正する工程と、
    を含み、
    前記作用極に印加すべき電圧を補正する前記工程では、前記記憶部に記憶されている前記標準電圧を抽出して、前記電位のずれを用いて前記標準電圧を補正して前記作用極に印加すべき電圧が決定されることを特徴とする糖濃度測定方法。

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